VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV GEODÉZIE FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF GEODESY TECHNICKÁ MAPA VÝUKOVÉHO TRENAŽERU TECHNICAL MAP OF TUTORIAL SIMULATOR BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Anna Kupcová Ing. JIŘÍ BUREŠ, Ph.D. BRNO 2013 1

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracoviště B3646 Geodézie a kartografie Bakalářský studijní program s prezenční formou studia 3646R003 Geodézie a kartografie Ústav geodézie ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Student Název Vedoucí bakalářské práce Datum zadání bakalářské práce Datum odevzdání bakalářské práce Anna Kupcová Technická mapa výukového trenažeru Ing. Jiří Bureš, Ph.D. 30. 11. 2012 24. 5. 2013 V Brně dne 30. 11. 2012...... doc. Ing. Josef Weigel, CSc. Vedoucí ústavu prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc. Děkan Fakulty stavební VUT 2

Podklady a literatura BÖHM J., RADOUCH V., HAMPACHER M. Teorie chyb a vyrovnávací počet, GKP Praha, 1990 BAREŠ J. - Správa souboru digitálních map Prahy. Sborník z 41. geodetických informačních dnů v Brně. ECON Publishing, s.r.o., Brno 2005, ISBN: 80-86433-33-1 KRUMPHANZL V., MICHALČÁK O. Inženýrská geodézie II, Kartografia, n.p., Praha 1975 SEHNAL J. - Programový systém GROMA, uživatelská příručka SEDLÁČEK S., KONEČNÝ Z. - Problematika tvorby a údržby digitálních map. ECON Publishing, s.r.o., z 39. geodetických informačních dnů v Brně. Brno 2003, ISBN: 80-86433-27-7 POSPÍŠIL, J., HOLUB, P. - Komplexní řešení problematiky ÚAP a ÚP ve Zlínském kraji. Sborník z 44. geodetických informačních dnů v Brně. ECON Publishing, s.r.o., Brno 2008, ISBN: 978-80-86433-50-9 Technologický postup pro Technicko hospodářské mapování. Metodický návod pro tvorbu Technické mapy města. Metodický návod pro podrobné měření výškopisu. ČSN 0134 10, ČSN 0134 11, ČSN 7304 15 Firemní dokumentace GNSS Leica System 1200. Dokumentace software Atlas DMT. Zásady pro vypracování S využitím technologie GNSS zaměřte polohopisně a výškopisně prostor výukového trenažeru před Fakultou stavební VUT v Brně. Popište technologii měření, zpracujte naměřená data a vyhotovte technickou mapu zadaného prostoru. Analyzujte přesnost a zhodnoťte vhodnost použité technologie. Předepsané přílohy... Ing. Jiří Bureš, Ph.D. Vedoucí bakalářské práce 3

Bibliografická citace VŠKP KUPCOVÁ, Anna. Technická mapa výukového trenažeru. Brno, 2013. 57 s., 64 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav geodézie. Vedoucí práce Ing. Jiří Bureš, Ph.D. 4

Abstrakt v českém jazyce Práce se zabývá polohopisným a výškopisným zaměřením prostoru výukového trenažeru pro geodetická měření před Fakultou stavební Vysokého Učení Technického v Brně s využitím Globálních navigačních družicových systémů. Lokalita trenažeru je situována v husté městské zástavbě, proto bylo cílem této práce, mimo vytvoření technické mapy lokality, i posouzení vhodnosti a přesnosti zvoleného způsobu měření. Pro podrobné měření byla použita metoda Real Time Kinematics s využitím služby RTK3-NS Sítě permanentních stanic GNSS České republiky, která poskytuje diferenční korekční data z nejbližší referenční stanice v reálném čase. V rámci podrobného měření byla řešena problematika určení polohy a výšky nepřístupných bodů (stromy, sloupy veřejného osvětlení, aj.). Souřadnice Y, X podrobných bodů v systému Jednotné trigonometrické sítě katastrální a jejich výšky H ve výškovém systému Baltském po vyrovnání byli vypočteny s využitím globálního transformačního klíče ETRF JT01 a modelu geoidu, jež jsou součástí měřické aparatury Leica 1230 GG. Výsledkem práce bylo vyhotovení technické mapy lokality platné k jaru 2011, v měřítku 1:500 v digitální formě, obsahující polohopis, výškopis a popis. Práce také obsahuje zhodnocení použité metody měření a analýzu dosažené přesnosti při měření. Abstract in English language Bachelor s thesis describes planimetric survey and hypsometry in a tutorial area for geodetical measurement in front of the Brno University of Technology s Faculty of Civil Engineering using Global Navigation Satellite System. This locality is situated in a built-up area so the goal of the thesis is, besides creating the map of this area, considering the applicability and accuracy of the chosen method. The method of measurement was Real Time Kinematics with usage of RTK3-NS service (provided by Czech Positioning System), which provides differential corrective data from the nearest reference station. The survey included solving hidden points (trees, lampposts, etc.) positions and heights. The detailed survey points rectangular spatial coordinates Y, X in Datum of JTSK and heights H in Bpv Vertical Datum were calculated using the global transformation key ETRF JT 01 and a geoid model, that were part of a measuring device Leica 1230 GG. Thesis final product 5

is the technical map of the locality at a scale of 1:500 valid for spring 2011, containing planimetry, hypsography and map lettering in a digital form. Thesis also embraces analysis of the applicability and the achieved accuracy of the applied method. Klíčová slova v českém jazyce technická mapa, Globální navigační družicový systém, Real Time Kinematics, podrobné mapování Key words in English technical map, Global Navigation Satellite System, Real Time Kinematics, large-scale mapping 6

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracovala samostatně a že jsem uvedla všechny použité informační zdroje. V Brně dne 15.05.2013.... 7

PROHLÁŠENÍ O SHODĚ LISTINNÉ A ELEKTRONICKÉ FORMY VŠKP Prohlášení: Prohlašuji, že elektronická forma odevzdané práce je shodná s odevzdanou listinnou formou. V Brně dne 15.05.2013 podpis autora Anna Kupcová 8

Poděkování: Děkuji svém vedoucímu bakalářské práce Ing. Jiřímu Burešovi, PhD. za jeho cenné rady, připomínky a konzultace, které mi pomohly při tvorbě práce. V Brně dne 15.05.2013... 9

OBSAH 1. ÚVOD...12 2. DIGITÁLNÍ TECHNICKÉ MAPY...13 3. GLOBÁLNÍ NAVIGAČNÍ DRUŽICOVÉ SYSTÉMY...15 3.1 SOUŘADNICOVÉ SYSTÉMY NAVSTAR GPS...15 3.2 REAL TIME KINEMATICS...15 3.3 CZEPOS...16 4. PŘÍPRAVNÉ PRÁCE...20 4.1 LOKALITA...20 4.1.1 REKONGOSKACE LOKALITY... 20 4.1.2 BODY TRENAŽERU... 24 4.2 ZAVEDENÍ TRANSFORMAČNÍHO KLÍČE DO APARATURY...25 4.3 KÓDOVANÍ V APARATUŘE...27 4.4 PLÁNOVANÍ MĚŘENÍ...28 5. MĚŘICKÉ PRÁCE...32 5.1 POUŽITÁ APARATURA...33 5.2 MĚŘENÍ PODROBNÝCH BODŮ...35 5.2.1 MĚŘENÍ PŘÍSTUPNÝCH BODŮ... 36 5.2.2 MĚŘENÍ NEPŘÍSTUPNÝCH BODŮ... 36 6. ZPRACOVATELSKÉ PRÁCE...38 6.1 VÝSTUPNÍ FORMÁT DAT...38 6.2 VÝPOČET SOUŘADNIC X, Y NEPŘÍSTUPNÝCH BODŮ...40 6.3 TVORBA POLOHOPISU...41 6.3.1 KÓDOVACÍ TABULKY... 42 6.3.2 TVORBA KRESBY... 43 6.4 TVORBA VÝŠKOPISU...44 6.5 VÝPOČET SOUŘADNICE H NEPŘÍSTUPNÝCH BODŮ...45 7. ZHODNOCENÍ...47 10

7.1 DOSAŽENÉ PŘESNOSTI...47 7.2 VHODNOST POUŽITÉ METODY...48 8. ZÁVĚR...51 9. SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ...52 10. SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ...54 11. SEZNAM PŘÍLOH...55 12. SEZNAM OBRÁZKŮ...56 13. PŘÍLOHY...58 13.1 Příloha č. 1-4...58 13.2 Příloha č. 5...58 13.3 Příloha č. 6...59 13.4 Příloha č. 7...60 13.5 Příloha č. 8...61 11

1. ÚVOD Měření pomocí Globálních navigačních družicových systémů (GNSS) je již dlouhou dobu běžně používanou metodou měření v nezastavěném nebo řídce zastavěném terénu. Jedním z řešených úkolů této bakalářské práce proto bylo zjištění vhodnosti a přesnosti tohoto způsobu měření v hustě zastavěném terénu, konkrétně v centru města Brna. Hlavním cílem práce bylo polohopisné a výškopisné zaměření výukového trenažeru pro geodetická měření Fakulty stavební Vysokého Učení Technického v Brně (FAST VUT) pomocí GNSS metodou Real Time Kinematics (RTK). V rámci této práce byly měřeny podrobné přístupné body terénu (rozhraní povrchů, silnice a jejich osy, povrchové znaky inženýrských sítí,...) a řešeno bylo i určování poloh a výšek podrobných nepřístupných bodů (sloupy veřejného osvětlení, stromy s průměrem kmene větším než 15 cm,...). Výsledná poloha podrobných bodů byla určena v systému Jednotné trigonometrické sítě katastrální (S-JTSK), výška ve výškovém systému Baltském po vyrovnání (Bpv) pomocí transformačního klíče zavedeného do měřické aparatury. Výsledkem bakalářské práce bylo vytvoření technické mapy trenažeru a jeho blízkého okolí v měřítku 1:500 v digitální podobě. Výslední mapa obsahuje základní obsah (polohopis, výškopis a popis) a doplňkový obsah (povrchové prvky inženýrských sítí,...). Mapa je platná pro jaro roku 2011, později ve stejném roce byla z velké části zrenovována oblast parkoviště. Práce dále posuzuje vhodnost použité metodu měření a analyzuje dosažené přesnosti při měření. Práce je rozčleněna na teoretickou část, která vysvětluje základní pojmy a na praktickou část, která zahrnuje přípravné, měřické, zpracovatelské práce, zhodnocení a závěr. 12

2. DIGITÁLNÍ TECHNICKÉ MAPY Mapám velkého měřítka, které svou přesností, obsahem a způsobem kartografického zobrazení předmětů vyhovují pro technické a hospodářské účely se říká technické mapy. Mohou být vyhotoveny v grafické nebo číselné, analogové nebo digitální podobě. Geometrickým základem map jsou geodetické body nebo jiné měřické body. Digitální mapy se vyhotovují většinou ve třídě přesnosti 3, platí pro ně: m xy = 0,14 m a m h = 0,12 m. [3] Důvodem vzniku digitálních technických map (DTM) byla především potřeba sjednocení polohopisu správců inženýrských sítí. Tyto mapy vyjadřují skutečný stav technických i přírodních prvků. Podle [20] mají DTM možnost vyjádřit skutečnost s maximální dosažitelnou přesností odpovídající úrovni měřící techniky, aniž by docházelo ke ztrátě informací. Informace přitom může být zcela kompaktní, může si zachovávat veškeré vazby odpovídající reálním vztahům, údaje vyjadřující přesnost, polohu apod. mohou být kvalifikovány údaji o jejich přesnosti. K přednostem digitálního uložení mapy patří i možnost její různé vizualizace, v možnosti ji různě interpretovat, generalizovat, a to bez vlivu na původní její uložení. Digitální technická mapa města Brna (DTMB) DTMB je souborné dílo, vyjadřující stav technických a přírodních objektů a zařízení na zemském povrchu, nad i pod ním. Z pohledu využití rozlišujeme: o Digitální mapu města Brna, kterou tvoří Katastr nemovitostí a Účelová mapa polohopisné situace o Digitální technickou mapu města Brna, která obsahuje navíc vedení inženýrských sítí. [12] Soubor digitálních map Prahy (SDMP) SDMP v současné době obsahuje 15 základních typů map, vyvíjí se od roku 1987. Soubor je koncipován tak, aby na výstupu umožňoval libovolnou skladebnost jednotlivých typů DTM, aby každá vrstva obsahu SDMP měla svého správce a aby jednotná aktualizace zajišťovala maximální přiblížení skutečnému stavu v terénu. Součásti SDMP jsou: o Jednotná digitální mapa Prahy (JDMP) o Digitální referenční mapy 13

o Digitální tématická mapa 1:5000 a další. JDMP se skládá ze tří vrstev z obrazu polohopisu katastrální mapy, z vrstvy polohopisu technické mapy a z vrstvy údajů správců inženýrských sítí. [2] 14

3. GLOBÁLNÍ NAVIGAČNÍ DRUŽICOVÉ SYSTÉMY GNSS je služba, umožňující za pomoci družic autonomní prostorové určování polohy bodů s celosvětovým pokrytím. Hlavní výhodou GNSS je, že umožňuje určovat polohu v jednotném souřadnicovém systému společném pro celou Zemi a pracuje 24 hodin denně, bez ohledu na počasí a denní i roční dobu. GNSS měření se v současné době využívá ve všech oblastech geodetických měření - při budování geodetických základů, pro geodynamické studie, v inženýrské geodézii, katastrálním vyměřování, mapování aj. Termín GNSS zahrnuje více družicových systémů NAVSTAR GPS, GLONASS, GALILEO aj. [23], [19] 3.1 SOUŘADNICOVÉ SYSTÉMY NAVSTAR GPS Pro určení polohy bodu pomocí GPS musí být nejdříve definován systém, ve kterém se bude měření a výpočty provádět. Měření pomocí družicového systému NAVSTAR GPS je primárně realizováno v souřadnicovém systému (SS) WGS-84. Pro měření v rámci Evropy je však závazné používaní souřadnicového systému ETRS-89. [14] Měření v systému ETRS-89 může být dosaženo připojením se na místní evropskou síť permanentních referenčních stanic pro určování polohy. Díky globálnímu transformačnímu klíči ETRF JT 01, který poskytuje Výzkumní ústav geodetický, topografický a kartografický (VÚGTK), může být pozice měřených bodů známá již při měření i v S-JTSK a ve výškovém systému (VS) Bpv, jejichž používání je závazné na území České Republiky podle [3]. Víc o tomto převodu souřadnic viz kapitola 4.2 Zavedení transformačního klíče do aparatury. 3.2 REAL TIME KINEMATICS Metoda RTK patří v současnosti mezi nejrozšířenější metody sběru podrobných dat. Jedná se o metodu relativního určování polohy, při níž jsou korekce poskytovány uživatelům v reálném čase z předem určené referenční stanice. [23] Pomocí metody RTK je možno dosáhnout centimetrovou přesnost, ale platí, že s rostoucí vzdáleností roveru 15

od referenční stanice se snižuje přesnost určení pozice. RTK měření funguje na principu aparatury, která v reálném čase přijímá kromě vlastních dat z družic taky korekční data potřebné pro vyřešení ambiguit. Korekční data se skládají z oprav chyb hodin pro jednotlivé družice a opravy chyb z atmosféry získané na základě známé polohy referenční stanice. Korekce jsou předávány buďto z pozemních bází nebo ze satelitů. Pro použití této metody je zapotřebí mít dvoufrekvenční aparaturu GPS schopnou přijímat a zpracovávat RTK korekce a zároveň mít například mobilní internetové připojení GPRS. [13], [19] Tyto korekční data na území České republiky poskytují tři celoplošné GNSS sítě: Síť permanentních stanic GNSS České republiky (CZEPOS), TopNet a TRIMBLE VRS Now Czech. 3.3 CZEPOS CZEPOS slouží jako provozní síť pro konzervaci a rekonstrukci ETRS-89, pro poskytování korekcí v reálném čase a pro post-processing. Taky slouží jako vědecká síť pro účely GPS meteorologie a další projekty. Je spravován a provozován Zeměměřickým úřadem jako součást geodetických základů České republiky, aktuálně obsahuje celkem 28 stanic umístěných na území České republiky a 27 stanic zahraničních patřících do systémů SKPOS (slovenský), ASG EUPOS (polský), SAPOS (německý) a APOS (rakouský). Jeho součástí je i 5 externích stanic spravovaných vědeckými a akademickými pracovišti v rámci Výzkumné a experimentální sítě pro observace GNSS (VESOG). Mezi ně patří stanice Brno (TUBO), Pecný (GOPE), Plzeň (PLZE), Ostrava (VSBO) a Polom (POL1). Do poloviny roku 2012 probíhal upgrade hardwaru permanentních stanic sítě CZEPOS, stávající přijímače Leica GRX 1200 Pro byly povýšeny na přijímač Leica GRX 1200+ GNSS a antény Leica AT504 byly vyměněny za typ Leica AR 25. Cílem upgradu bylo umožnění současného příjmu signálů z družicových systémů GPS NAVSTAR a GLONASS a taky příprava na příjem signálu ze systému GALILEO, jehož spuštění je plánováno na rok 2014. Vylepšeno nebylo pouze pět stanic polské sítě ASG EUPOS a externí stanice Polom. [13] Současný stav je možné vidět na Obr. 3.00. 16

Obr. 3.00 Přehled permanentních stanic sítě CZEPOS platný k dubnu 2012 Pro měření v reálném čase CZEPOS poskytuje 3 kategorie služeb: DGPS (diferenční GPS), RTK (kinematika v reálném čase), VRS (virtuální referenční stanice). Pro post-processing nabízí službu RINEX. Použivatel si vybírá z kategorií služeb na základě požadované přesnosti měření. [13] Následující popis současně poskytovaných služeb sítě CZEPOS pochází z internetových stránek www.czepos.cuzk.cz (viz [13]), kde jsou dostupné i další aktuální informace o produktech a službách. Kategorie DGPS požadovaná přesnost: do 10 centimetrů potřebné vybavení: přijímač GPS umožňující kódová měření, který je schopný přijímat a zpracovávat DGPS korekce v reálném čase služba DGPS Kategorie RTK požadovaná přesnost: v řádech centimetrů potřebné vybavení: dvoufrekvenční aparatura GPS schopná přijímat a zpracovávat RTK korekce, mobilní internetové připojení GPRS 17

služba RTK korekce jsou poskytovány v reálném čase z předem určené referenční stanice služba RTK3-NS korekce jsou poskytovány v reálném čase z nejbližší referenční stanice služba RTK3-GG korekce jsou poskytovány v reálném čase z předem zvolené referenční stanice; služba je otevřena pouze pro stanice, které umožňují příjem systému GPS a zároveň systému GLONASS Kategorie VRS požadovaná přesnost: v řádech centimetrů potřebné vybavení: dvoufrekvenční aparatura GPS schopná přijímat a zpracovávat RTK korekce, mobilní internetové připojení GPRS služba RTK-PRS korekce jsou poskytovány v reálném čase z tzv. pseudoreferenční stanice umístěné přibližně 5 km od pozice aparatury služba RTK-FKP korekce doplněny o plošné parametry FKP jsou poskytovány v reálném čase z tzv. pseudoreferenční stanice umístěné přibližně 5 km od pozice aparatury služba VRS3-MAX korekce jsou poskytovány v reálném čase podle konceptu MAX, která se skládá zpravidla ze šesti referenčních stanic nacházejících se v okolí aparatury, aparatura přijímá korekce z jedné hlavní stanice a současně s nimi diference korekcí z pěti vedlejších stanic služba VRS3-iMAX korekce jsou poskytovány v reálném čase podle konceptu MAX, výpočet probíhá obdobně jako v případě předchozí služby, přijímány jsou ale korekční data z hlavní stanice, které jsou již opravené o vliv korekcí z vedlejších stanic služba VRS3-MAX-GG, resp. VRS3-iMAX-GG korekce jsou poskytovány v reálném čase, tato služba funguje na stejném principu jako služba VRS3-MAX, resp. VRS3-iMAX, avšak korekční data jsou generovány prostřednictvím nového síťového řešení CZEPOS s korekcemi GPS + GLONASS; služba je otevřena pouze pro stanice, které umožňují příjem systému GPS a zároveň systému GLONASS 18

Kategorie RINEX požadovaná přesnost: centimetrová až milimetrová přesnost služba RINEX korekční data lze stáhnout pro zadaný interval měření z předem zvolené referenční stanice služba virtuální RINEX korekční data lze stáhnout pro zadaný interval měření z virtuální stanice o zadaných souřadnicích; tato služba je generována systémem CZEPOS na základě síťového řešení. služba virtuální RINEX s korekcemi GPS+GLONASS tato služba je obdobná s předchozí službou, avšak korekční data jsou generovány prostřednictvím nového síťového řešení CZEPOS s korekcemi GPS + GLONASS. 19

4. PŘÍPRAVNÉ PRÁCE Příprava před měřením spočívala v prvním řade v seznámení se s lokalitou a s používanou aparaturou. Poté bylo potřeba nastudovat nastavení aparatury GPS a ručního dálkoměru a seznámit se s používanými počítačovými softwary. Dalším nezbytným krokem bylo zavedení globálního transformačního klíče do aparatury, vytvoření kódovací tabulky a časové plánování každého měření. 4.1 LOKALITA Zájmová oblast oblast trenažeru pro geodetická měření je situována v obci Brno, v katastrálním území Veveří, konkrétně na území Björnsonova sadu a jeho okolí. V její blízkosti se nacházejí budovy FAST VUT, Právnické fakulty Masarykovy univerzity (PrF MU), Moravské zemské knihovny, Univerzity obrany a polikliniky. Obr. 4.00 Umístění lokality v obci 4.1.1 REKONGOSKACE LOKALITY Rekognoskace výukového trenažeru probíhala dne 02.08.2010. Lokalitu lemují ulice Veveří, Hrnčířská a Zahradníkova. Nákres hranic měřeného území je možné vidět na Obr. 4.01 a Obr. 4.02. Přibližná rozloha lokality je 41 000 m 2 a přibližné rozměry lokality jsou označeny na Obr. 4.01. Měřenou oblast tvoří z větší části park 20

s převážně listnatými stromy, terén je v některých oblastech parkové časti (Obr. 4.03 a 4.04) hodně členitý a také se zde vyskytují větší seskupení stromů, které blokovaly příjem signálu z družic (Obr. 4.05). Do lokality dále patří i trávnatá plocha před PrF MU (Obr. 4.06), asfaltové parkoviště nacházející se před budovou FAST VUT (Obr. 4.07) a přilehlé komunikace. Obr. 4.01 Zájmová lokalita Obr. 4.02 Ortofoto lokality 21

Obr. 4.03 Parková část lokality Obr. 4.04 Pomník B. Björnsena 22

Obr. 4.05 Ukázka místa se špatným příjmem družicového signálu Obr. 4.06 Trávnatá plocha před PrF MU 23

Obr. 4.07 Pohled na parkoviště od trávnaté plochy před PrF MU 4.1.2 BODY TRENAŽERU Výukový trenažer pro geodetická měření FAST VUT obsahuje 19 bodů očíslovaných v rozmezí od 4001 do 4019. Jejich rozmístění je možné vidět na Obr. 4.08. Body byly stabilizovány v této lokalitě v roku 2009 v rámci bakalářské práce Ing. Marka Ehla, bývalého studenta FAST VUT. [10] Jsou stabilizovány kamennou značkou o rozměrech 10x10 cm. Trenažer slouží zejména jako ukázka stabilizace geodetických bodů, pro měření úhlů a délek, pro souřadnicové a výškové úlohy. 24

Obr. 4.08 Body trenažeru podle [10] 4.2 ZAVEDENÍ TRANSFORMAČNÍHO KLÍČE DO APARATURY Měření pomocí satelitů systému GPS je realizováno ve WGS-84, příp. v ETRS-89. V České Republice se v současné době používají jiné dva SS a to S-JTSK určen pro civilní sféru a S-42 určen pro armádní použití. Používaným VS je Bpv. [3] Z tohoto důvodu musí být souřadnice naměřených bodů převedeny z ETRS-89 do S-JTSK/S-42+Bpv a teprve až poté používány. V rámci této bakalářské práce nebyl S-42 používán, proto se další odstavce budou zabývat pouze S-JTSK. Převod mezi ETRS-89 a S-JTSK+Bpv je realizován pomocí sedmiprvkové prostorové Helmertovy transformace, jejíž schéma je následující: 25

konformní zobrazení z Besselova elipsoidu na Gaussovu kouli konformní kuželové zobrazení z Gaussovy koule do roviny získání normální Moloděnského výšky přičtením výškové anomálie kvazigeoidu a elipsoidu k elipsoidické výšce. [14], [19]. Grafické zobrazení tohoto převodu je vidět na Obr. 4.09. Obr. 4.09 Schéma převodu souřadnic z ETRS-89 do S-JTSK a Bpv podle [15] V současné době se už tyto komplikované převody nemusejí provádět ručně díky globálnímu transformačnímu klíčí ETRF JT 01, kterého tvůrcem je prof. Ing. Jan Kostelecký, DrSc.. Klíč pracuje na principu sedmiprvkové prostorové podobnostní transformace a korekční tabulky CZ_JTSK.csc, která postihuje deformace sítě S-JTSK. Podobná korekční tabulka CZ_Bpv.gem existuje i pro výšky je to model geoidu, který postihuje výškové rozdíly mezi elipsoidem GRS-80 a Bpv. [11], [14] Tyto transformační soubory byly ještě před samotným měřením nahrány do aparatury (viz Obr. 4.10) a proto byly souřadnice podrobných bodů známy i v ETRS-89, i v S-JTSK+Bpv rovnou při měření. Alternativní postup měření pouze v ETRS-89 a následní transformace souřadnic bodů v kanceláři pomocí firemních softwarů je také možný. Přesnost klíče byla v únoru 2006 určena testem na 2688 bodech výběrové údržby a výsledky byly podle [11] následující: 26

výběrová střední chyba polohová: 0,04 m maximální polohová odchylka: 0,16 m výběrová střední chyba ve výšce: 0,04 m maximální výšková odchylka: 0,27 m. Technická mapa výukového trenažeru byla tvořena ve 3. třídě přesnosti, proto byly uvedené přesnosti postačující a vytvoření lokálního transformačního klíče nebylo nutné. Obr. 4.10 Zavedený transformační klíč v aparatuře 4.3 KÓDOVANÍ V APARATUŘE Používání kódů při měření sloužilo ke zjednodušení identifikace zaměřených objektů při zpracovávání dat a následně i jejich importu do kreslícího softwaru. Klasický měřický náčrt v papírové podobě nebyl při měření veden. Při kódovém měření byl každé změřené jednotce přirazen odpovídající kód z kódové tabulky v aparatuře. Tabulka byla zčásti připravena předem a během měření doplňována podle potřeby. Kódová tabulka v aparatuře typu Leica GPS 1200 může obsahovat dvě skupiny kódů volné nebo tematické, tematické se pak rozdělují na kódy bodové, liniové a plošné. U každého kódu se při jeho tvorbě zadává: o název (většinou pouze zkrácený název např. SIL, SOUP,...) o popis (většinou plné znění názvu kódu např. silnice levá, šoupátko plynové,...) o skupina (používá se pro přidělení dalších charakteristik např. kód potrubí může patřit do skupin voda, plyn,... ) o typ (bodový, liniový nebo plošný) 27

o další atributy. U kódů liniových prvků se ještě navíc může zadat atribut, zda-li se jedná o počátek linie, konec linie atd. Při měření této práce byly používány pouze kódy bodové a liniové, u liniových kódů se pro označení počátku nové linie používala speciální předpona X, např. pro počátek pravé strany silnice byl použit kód XSIP. Ukázku kódování je možné vidět na Obr. 4.11. Ukázku kódovacího souboru ve formátu.txt je možné vidět na Obr. 4.12. Více informací o problematice kódování v aparatuře lze najít v [17]. Obr. 4.11 Ukázka kódu Path v aparatuře Obr. 4.12 Kódovací tabulka ve formátu.txt 4.4 PLÁNOVANÍ MĚŘENÍ Úkolem plánování před každým dnem měření bylo zajistit viditelnost dostatečného počtu družic nezbytného k měření s požadovanou přesností. K plánování byl použit software Leica Geo Office (LGO), konkrétně jeho součást Satellite Availability. Do softwaru bylo potřebné zadat soubor obsahující almanach družic ten byl získán dne 02.08.2010 při kontrolním přeměřovaní bodů trenažeru. Další zadávané informace byly: o souřadnice bodu lokality v systému WGS-84 28

o družicový systém, ze kterého se bude přijímat signál o datum a časové rozpětí, ve kterém mělo být prováděno měření o úhel elevační masky o parametry překážek, u kterých bylo pravděpodobné, že budou blokovat příjem signálu z družic. Ze zadaných parametrů byl software schopen zobrazit viditelnost družic a geometrický rozptyl přesnosti (GDOP) pro každou hodinu měření. Při plánování měření této bakalářské práce byla zájmová lokalita rozdělena na pět celků (viz Obr. 4.13) a měření bylo plánováno pro každou část zvlášť. Důvodem byly rozličné překážky v jednotlivých oblastech. V části 1 a 3 byla překážkou budova PrF MU, v části 2 budova C FAST VUT a v části 5 poliklinika a budova B FAST VUT. Část označená číslem 4 ohraničuje poměrně rozsáhlé a různorodé území. Přestože se v něm nacházelo značné množství stromů, které jsou také překážkami bránícími průchodu signálu z družic, na tomto území se nenacházela žádná vyšší stabilní překážka, proto mohlo být spojeno do jedné části. Při plánování bylo bráno jako území s dokonalým horizontem. Překážky byly v softwaru modelovány na základě viditelnosti obzoru při měření, ortofotomapy a informací získaných při rekognoskaci terénu. Každá překážka byla v softwaru charakterizována jejím směrem a výškovým úhlem od vodorovné hladiny. Obr. 4.13 Rozdělení lokality na pět částí 29

Při plánování měření této práce byly do programu LGO vyplňovány údaje z tabulky na Obr. 4.14 pro každý den měření zvlášť. Výjimkou bylo pouze období od 03.-06.08.2010, kde bylo sestaveno pouze jedno plánování měření, protože v takto krátkém časovém rozestupu se poloha družic téměř nemění. Do sloupce Souřadnice lokality v tabulce byly vepsány souřadnice bodu nacházejícího se přibližně ve středu určené části. Tyto souřadnice byly převzaty z portálu http://sgi.nahlizenidokn.cuzk.cz/marushka. [18] Pouze pro část 4 mohly být použity přibližné souřadnice stanice TUBO. Tato část je od stanice vzdálená pouze pár desítek metrů a nemá žádné statické překážky, tudíž viditelnost družic je nad ní stejná jako nad stanicí. Část lokality č. Souřadnice lokality B, L (WGS-84) Elevační maska Překážky Typ GNSS 1 49 12'29", 16 35'30" 15 PrF MU GPS 2 49 12'27", 16 35'32" 15 C FAST GPS 3 49 12'28", 16 35'36" 15 PrF MU GPS 4 49 12'22", 16 35'34" 15 GPS 5 49 12'24", 16 35'39" 15 poliklinika a B FAST GPS Obr. 4.14 Přehled vkládaných údajů do software LGO V Příloze č. 1 jsou zobrazeny podmínky pro měření pro jednotlivé měřené části a dny. Na grafech je zobrazen faktor GDOP červenou čárou a počet viditelných družic pomocí šedých sloupců. Efektivní doba pro měření nastává, když je počet viditelných družic vyšší než šest a hodnoty GDOP jsou co nejmenší, ideálně do hodnoty čtyři. Na základě obou těchto údajů bylo měření naplánováno. V tabulce na Obr. 4.15 jsou zapsány ideální doby pro měření v jednotlivých částech lokality pro každý den měření zohledňující skutečnost, že možná doba měření byla v rozmezí od 8:00 hodin ráno do 16:00 hodin odpoledne. 30

Datum 03.06.- 08.06.2010 05.11.2010 26.11.2010 04.03.2011 Oblast lokality Oblast č. 1 Oblast č. 2 Oblast č. 3 Oblast č. 4 Oblast č. 5 09:00-10:00, 11:00-12:00, 15:00-16:00 08:00-09:30, 11:00-13:00, 14:00-16:00 10:00-16:00 08:00-11:00, 12:00-13:00, 14:00-16:00 10:00-11:00, 14:00-15:30 08:00-09:00, 10:30-13:30, 14:30-16:00 09:00-12:00, 13:00-14.00, 14:30-16:00 08:30-09:30, 11:00-13:30, 14:00-16:00 08:30-09:30, 10:00-11:00, 14:30-15:30 08:00-09:30, 10:00-13:30, 14:00-16:00 09:00-12:00, 12:30-16:00 08:00-09:30, 10:30-13:30, 14:00-16:00 08:30-09:30, 10:00-12:00, 13:00-16:00 08:00-09:30, 10:00-13:30, 14:00-16:00 08:30-12:00, 12:30-16:00 08:00-10:00, 10:30-16:00 08:30-12:00, 13:00-15:30 08:00-09:00, 10:30-12:30, 14:00-15:30 09:00-12:00, 12:30-14:00, 15:00-16:00 08:00-10:00, 11:00-13:00, 14:30-16:00 Obr. 4.15 Přehled efektivní doby měření v jednotlivé dny V tabulce, kterou je možné vidět na Obr. 4.16 je zobrazen poměr efektivní doby měření ku celkové době měření pro jednotlivé dny a oblasti. Datum 03.06.- 08.06.2010 Oblast lokality Oblast č. 1 Oblast č. 2 Oblast č. 3 Oblast č. 4 Oblast č. 5 3 h / 8 h 2,5 h / 8 h 3 h / 8 h 6 h / 8 h 6 h / 8 h 05.11.2010 5,5 h / 8 h 5,5 h / 8 h 7 h / 8 h 7 h / 8 h 4,5 h / 8 h 26.11.2010 6 h / 8 h 5,5 h / 8 h 6,5 h / 8 h 7 h / 8 h 5,5 h / 8 h 04.03.2011 6 h / 8 h 5,5 h / 8 h 6,5 h / 8 h 7,5 h / 8 h 5,5 h / 8 h Obr. 4.16 Poměr efektivní doby měření ku celkové době měřen 31

5. MĚŘICKÉ PRÁCE Pro vypracování této bakalářské práce byla zvolena metoda RTK z důvodu její vyhovující přesnosti a rychlosti. Dalším důvodem volby právě této metody bylo, že na veškeré měřické práce postačuje jeden člověk, a tudíž není nutnost mít dalšího pomocníka. Korekční data pro měření byly poskytnuty sítí CZEPOS. Využívaná byla služba RTK3-NS, která pracuje na principu zasílání NMEA zpráv o pozici aparatury do řídícího centra, na základě které jsou obdrženy korekce z té stanice CZEPOS, která se nachází nejblíže pozici uživatele (více o službě RTK3-NS v kapitole 3.3 CZEPOS). Tato služba byla zvolena kvůli její centimetrové přesnosti a protože zaměřované území, které je předmětem této práce, se nachází v bezprostřední blízkosti permanentní referenční stanice TUBO anténa této stanice je situována přímo na budově B FAST VUT. Kvůli jednorázovému výpadku signálu z této stanice byla dne 05.08.2010 využita stanice Kroměříž (CKRO). Měřické práce probíhaly v osmi různých dnech, konkrétně 02.-06.08.2010, 05. a 26.11.2010 a 04.03.2011. Celková doba měření byla přibližně 50 hodin a zaměřených bylo víc než 1 300 podrobných bodů. Přehled jednotlivých dnů s počtem zaměřených bodů je možno vidět na Obr. 5.00 a taky v Příloze č.2. Měření započalo 02.08.2010 rekognoskací lokality a kontrolním přeměřením vybraných bodů trenažeru 4010-4019. Kontrolní Den Počet bodů zaměření sledovalo případnou změnu polohy těchto bodů 02.08.2010 0 a bylo provedeno delší observací (cca dvě minuty 03.08.2010 287 na jednom bodě) metodou RTK. Výsledky této kontroly 04.08.2010 286 jsou v kapitole 7.1 Dosažené přesnosti. Další den začalo 05.08.2010 385 podrobné mapování, avšak v tomto ročním období nebylo 06.08.2010 25 téměř vůbec možné zaměřit parkovou část lokality kvůli 05.11.2010 73 listnatým korunám stromů, které nepropouštěli žádný 26.11.2010 95 signál z družic. Doměřování lokality proto probíhalo 04.03.2011 154 i v zimním období. Některé oblasti nebyly kvůli špatnému Obr. 5.00 Přehled dnů příjmu signálu změřitelné s požadovanou přesností ani v letním, ani v zimním období. Patří sem zejména okolí PrF MU a oblasti v parkové části s hustým výskytem stromů. Shrnutí všech nezměřitelných 32

míst je v kapitole 7.2 Vhodnost použité metody. Měřeny byly všechny přístupné body polohopisu silnice a jejich osy, chodníky, rozhraní povrchů, terén, keře, lavičky, sloupy veřejného osvětlení, povrchové znaky inženýrských sítí atd. Pro pozdější výpočet polohy a výšky nepřístupných bodů terénu (NB) byly měřeny vzdálenosti pomocí ručního dálkoměru. Pro kontrolu přesnosti byli opětovně měřeny některé ze stabilizovaných bodů 4010-4019. 5.1 POUŽITÁ APARATURA Pro podrobné měření byla používána dvoufrekvenční aparatura z řady Leica GPS1200 Series, model GX1230 (GG) s anténou ATX1230 GG s výrobním číslem 471631 (Obr. 5.01). Disponuje mechanizmem pro rychlé zachycení družic, vysokou přesností měření, eliminací efektu Multipath, vysokou frekvencí určování polohy, nízkým zpožděním a RTK s dlouhým dosahem. Aparatura má vestavěný rádiový, GSM, GPRS a CDMA modem. Data jsou při měření ukládaná na paměťovou kartu typu CompactFlash a dvě baterie aparatury umožňují měřit nepřetržitě až po dobu 17 hodin. [16] Přesnost měření udávána výrobcem je uvedená v Obr. 5.02. Obr. 5.01 Aparatura Leica GX1230 (GG) a ATX1230 GG 33

Kinematika Statika Přesnosti v složce: horizontální vertikální horizontální vertikální RTK technologie 10mm + 1 ppm 20mm + 1 ppm 5mm + 0,5 ppm 10mm + 0,5 ppm Post-processing 10mm + 1 ppm 20mm + 1 ppm 5mm + 0,5 ppm 10mm + 0,5 ppm Post-processing pro dlouhé observace - - 3mm + 0,5 ppm 6mm + 0,5 ppm * Spolehlivost: 99,99% pro základny do 30km. Obr. 5.02 Tabulka přesností udávaných výrobcem K měření vzdálenosti od změřeného přístupného bodu k nepřístupným bodům byl použit ruční dálkoměr STABILA LE-50 s výrobním číslem 1000174874 (Obr.5.05). Dálkoměr byl připevněn držákem k tyči GPS aparatury tak, že jeho počátek byl rektifikován na osu tyče. Toto upevnění je možné vidět na Obr. 5.03 Parametry toho přístroje, jenž jsou přebrány z firemní dokumentace firmy Stabila [22] je vidět v Obr. 5.04. Při měření byl taky používán svinovací dvoumetr, byly jím měřeny podezdívky, květináče aj. Obr. 5.03 Upevnění ručního dálkoměru na aparaturu Leica 34

Obr. 5.05 Dálkoměr Stabila LE-50 Obr. 5.04 Technické údaje dálkoměru Stabila LE-50 udávané výrobcem 5.2 MĚŘENÍ PODROBNÝCH BODŮ Před samotným měřením bylo potřeba v aparatuře vytvořit novou zakázku a zvolit její nastavení, jako SS, VS, údaje zobrazovány na displeji, typ antény a jiné. Délka observace na bodě závisí podle [23] na několika faktorech (na geometrii družic a na jejich změně během měření, na počtu pozorovaných družic, na délce základny,...), proto čas strávený na jednotlivých bodech nebyl stejný. Observace většinou probíhala v době kolem 10-15 sekund, respektive tak dlouho, dokud nebylo obdrženo více než 10 fixovaných řešení. Na místech, kde byl horší příjem signálu, byla rychlost získávaní fixovaných řešení pomalejší, proto musela být doba observace delší. Při měření bylo přihlíženo k doporučovaným postupům podle návodů [7], [8] a [9]. 35

5.2.1 MĚŘENÍ PŘÍSTUPNÝCH BODŮ Měření přístupných bodů metodou RTK v principu spočívá v centraci a horizontaci aparatury na zvoleném bodě, na započatí měření, jeho skončení po dostatečném čase a na uložení získaných souřadnic bodu. Před nebo po měření může být bodu ještě přidělen kód a nebo popis v závislosti na nastavení aparatury. Zaměřených přístupných bodů bylo kolem 1 300, co je přibližně 93% z celkového počtu podrobných bodů lokality. Na Obr. 5.06 je zobrazeno měření osy silnice u východní strany Björnsenova sadu. Obr. 5.06 Měření osy silnice 5.2.2 MĚŘENÍ NEPŘÍSTUPNÝCH BODŮ Mezi NB se řadí body, u kterých není možnost centrace aparatury přímo na bodě, např. rohy budov, sloupy veřejného osvětlení, stromy s průměrem kmene nad 15 cm atd. Jejich poloha musí být proto zjištěna jinou metodou v tomto případě byla zvolena metoda protínání z délek. K určení polohy NB byl kromě aparatury Leica použit i ruční dálkoměr Stabila, kterým byla změřena délka od přístupného bodu o známých souřadnicích k určovanému NB. Tato hodnota byla spolu s označením NB zapsaná do poznámky v aparatuře. Poznámka měla tvar: Označení NB _ průměr _ měřená vzdálenost, např. STROM1 40 3,432M. Měřenou délkou byla délka vodorovná její vodorovnost byla zabezpečena urovnáváním ručního dálkoměru pomocí libely připevněné k GPS aparatuře. Výpočetní metoda protínání z délek je nejednoznačná, protože zadání má dvě řešení 36

symetrická k základně. Z toho důvodu bylo při měření dodržováno pořadí levé stanovisko pravé stanovisko při pohledu směrem k určovanému bodu. Když toto pořadí nebylo dodrženo, bylo v poznámce označeno *. Znázornění metody je na Obr. 5.07. Celkově se v lokalitě nacházelo kolem sto NB, což činí cca 7% z celkového počtu podrobných bodů. P0, P2... body o známých souřadnicích P1... nepřístupný bod d1, d2... délka měřená ručním dálkoměrem d3... délka vypočtená ze souřadnic a... vpravo od d3 b... vlevo od d3 Obr. 5.07 Metoda protínaní z délek 37

6. ZPRACOVATELSKÉ PRÁCE Zpracovatelské práce spočívaly v první řade ve vytvoření správného výstupního formátu pro export dat z aparatury. Následujícím krokem byl výpočet souřadnic X, Y NB ve výpočetním programu Groma (verze 7.0). Poté byly souřadnice všech bodů importovány do softwaru MicroStation 95 (verze 05.05.02.23) (MS 95) pomocí jeho nadstavby MGEO (verze 5.0.1). Dalším krokem bylo vložení souřadnic přístupných bodů do programu Atlas DMT (verze 4.60.3) a vytvoření digitálního modelu terénu (DMT). Z DMT byly interpolací zjištěny výšky nepřístupných bodů a tyto nově získané souřadnice NB byly spolu s DMT importovány zpět do programu MS 95. Po dokončení tvorby polohopisu i výškopisu byla kresba vložena do mapového rámu a bylo přidáno popisové pole, legenda a další náležitosti podle [3]. 6.1 VÝSTUPNÍ FORMÁT DAT Po dokončení měření byla z aparatury exportována veškerá surová, tzv. raw data do počítače, kde byl zvolen vyhovující formát výstupních dat. K tomuto byl opět použit software LGO, konkrétně jeho součást Format Manager (viz Obr. 6.00). V něm je možné nastavit jaké data, v jakém pořadí a tvaru mají být ze surových dat vybrány a uloženy. Tyto nastavení se ukládají do souboru s příponou.frt, exportovaná data do souboru.txt. Tvar exportovaných dat byl zvolen následovně: Point_ID (Číslo bodu) Local_Pos_Cartesian_Y (Kartézská souřadnice Y v S-JTSK) Local_Pos_Cartesian_X (Kartézská souřadnice X v S-JTSK) Ortho_Height (Výška bodu ve VS Bpv) Antenna_Height (Výška antény) Point_Code (Kód bodu) Point_Annotation_1 (Poznámka č.1) Point_Annotation_2 (Poznámka č.2) Point_Annotation_3 (Poznámka č.3) Point_Annotation_4 (Poznámka č.4) 38

2D_Coordinate_Quality (2D kvalita) 1D_Coordinate_Quality (1D kvalita). Vyexportovaná data z aparatury v tomto tvaru a ve formátu.txt jsou součástí Přílohy č. 3. Ukázka seznamu souřadnic ve formátu.txt je na Obr. 6.01. Obr. 6.00 Ukázka Format Manageru v programu LGO Obr. 6.01 Vzor vyexportovaných dat v textovém formátu 39

6.2 VÝPOČET SOUŘADNIC X, Y NEPŘÍSTUPNÝCH BODŮ Souřadnice X a Y jednotlivých NB byly vypočteny pomocí funkce Protínání z délek v programu Groma. Princip metody a používané vzorce je možno vidět na Obr 6.02. Obr. 6.02 Princip metody protínání z délek Body o známých souřadnicích potřebné pro výpočet polohy NB byly vybrané a uložené do samostatného seznamu souřadnic. Následně byly vložené do softwaru Groma, který vypočetl souřadnice X a Y a uložil je spolu s jejich kódy do protokolu a do textového souboru. Tyto data byly poté uloženy do nového seznamu souřadnic. Ukázku výpočtu je možno vidět na Obr. 6.03. Víc informací o této metodě a taky o programu Groma viz [21]. 40

Obr. 6.03 Ukázka výpočtu souřadnic NB programem Groma 6.3 TVORBA POLOHOPISU Dalším krokem nutným pro tvorbu polohopisu bylo vytvoření tabulky obsahující atributy jednotlivých mapových znaků, resp. kódů, které byly použity při měření. Podle jejího vzoru byla poté vytvořena zjednodušená tabulka, která byla použita při importu bodů do softwaru MS 95. Následně byly body v prostředí tohoto programu, částečně automaticky a částečně ručně, spojeny. 41

6.3.1 KÓDOVACÍ TABULKY Při tvorbě tabulky atributů bodů, nebo-li tabulky kódů bylo přihlíženo k [4], [5]. Rozvrstvení hladin bylo vytvořeno s ohledem na [4] logicky podle tříd prvků jako Body bodových polí a ostatní body, Výškopis, Stavební objekty atd. V každé třídě byly jednotlivým prvkům přiděleny další atributy (mapový znak, barva,...) v souladu s výše zmíněnými normami. Prvky byly také rozděleny do vrstev podle dalších vlastností. Kupříkladu ve třídě Potrubní a elektrická vedení a jejich zařízení a objekty rozlišujeme dva rozličné prvky šoupě plynové a šoupě vodovodní každý z nich se nachází v jiné vrstvě a odlišují se i barvou. Takto byla vytvořena celá tabulka ve formátu.xls, obsahující atributy pro jednotlivé mapové znaky, které se nacházeli v měřené lokalitě a byly uloženy do aparatury prostřednictvím kódů. Některé znaky (např. lavička, odpadkový koš, květináč,...) se však ve výše zmíněných normách nenacházely, proto jim byly přiděleny nové znaky s novými atributy. Dva kódy TEREN a PARK nebyly v kódové tabulce obsaženy. Důvodem bylo, že těmto kódům nemusel být přiřazen žádný speciální znak, kód zde sloužil pouze jako poznámka měřiče. K výběru atributů prvků byly použity knihovny buněk geo1000.cel, ramy.cel a knihovna čar ugeo_vp.rsc. Tato tabulka je součástí Přílohy č. 4 a její ukázku lze vidět na Obr. 6.04. Obr. 6.04 Ukázka tabulky ve formátu.xls Z tabulky ve formátu.xls byla poté vytvořena nová, jednodušší tabulka ve formátu.dat. Tato nová tabulka musela být vytvořena z důvodu importu kódů do kreslícího programu MS 95. Tabulka ve formátu.dat obsahovala dva typy kódů kódy bodových a kódy liniových prvků, dále obsahovala jejich název, vrstvu, do které budou zaměřené body 42

vykresleny a jejich další atributy (barvu, grafický znak, tloušťku čáry, ). Tato tabulka je součástí Přílohy č. 5 a její ukázka je zobrazena na Obr. 6.05. Obr. 6.05 Ukázka tabulky ve formátu.dat 6.3.2 TVORBA KRESBY Po sestavení kódovacích tabulek byly seznamy souřadnic ve formátu.txt upraveny do tvaru potřebného k importu do programu MS 95, tj. do tvaru: Číslo bodu _ Souřadnice Y v S-JTSK _ Souřadnice X v S-JTSK_ Výška v Bpv _ Kód a nahrány pomocí softwaru MGEO a kódovací tabulky.dat. Body byly importovány s přesností na dvě desetinná místa z důvodu centimetrové přesnosti měřické metody. Díky použití kódů software automaticky bodovým prvkům přidělil předem určený mapový znak podle kódové tabulky. Liniové prvky kresby program pospojoval na základě kódů a čísel bodů podle principu: jestli máme tři po sobě zaměřené body s čísly 1, 2 a 3 a všechny mají stejný kód, program je automaticky spojí v jednu čáru začínající na bodě 1 a končící na bodě 3. Následně byly i zbylé body ručně spojeny na základě pomocného.dgn výkresu v programu MS 95, jakéhosi alternativního měřického náčrtu. Tento náčrt byl vytvořen po prvním dni měření a doplňován po každém dalším měření nově změřenými body. Z kresby byly poté smazány duplicitní a jiné přebytečné body. V rámci měření podrobných bodů se povedlo zaměřit pouze dva body obvodového pláště PrF MU (body 5104 a 5105), proto byl jeho zbytek převzat z Digitální katastrální mapy (DKM) Veveří [6]. S touto DKM byla také porovnána vizuální správnost kresby a později i přesnost měření, viz kapitola 7.1.2 Vnější přesnost. 43

6.4 TVORBA VÝŠKOPISU Výškopisný obsah mapy byl tvořen v programu Atlas DMT, do kterého byl vložen seznam souřadnic ve formátu.txt obsahující všechny body zájmové lokality. Z již vytvořené kresby polohopisu trenažeru ve formátu.dgn byl v programu MS 95 vytvořen výkres ve formátu.dxf, obsahující pouze hrany lokality. Tento soubor byl vložen do programu Atlas DMT čímž byl, spolu s již importovaným seznamem souřadnic, vytvořen základ pro tvorbu DMT. Následně byly hrany ve výkresu rozděleny podle [1] na: o lomové modelují se pomocí nich příkopy, okraje vozovek, ostré terénní zlomy o povinné používá se pro zvýraznění oblých hřebenů nebo údol o přímé hodí se pro modelování základových jam a jiných umělých tvarů, kde je třeba docílit rovných ploch. Poté bylo obalovou hranou vymezeno území, ve kterém se má výškopis generovat. Následně byly vypočteny a vykresleny vrstevnice normální, hlavní a doplňkové v intervalu ½ (viz Obr. 6.06). Vrstevnicím byly upraveny atributy (typ, barva čáry,...), do hlavních vrstevnic byla vložena kóta. Vrstevnice byly exportovány do samostatného souboru.dxf, který slouží k importu DMT do MS95. Víc o tvorbě DMT je možné naleznout v [1]. 44

Obr. 6.06 Ukázka softwaru Atlas DMT Po spojení s polohopisu s výškopisem byla mapa finálně upravena. Vrstevnice byly v MS 95 ručně upraveny pomocí funkcí Konstrukce kruhového zaoblení a Umístit proudovou křivku. Do mapy byl vložen mapový rám se směrovou družicí, popisové pole a další náležitosti podle [4] a [5]. Na základě prvků mapy byla také vytvořena legenda. 6.5 VÝPOČET SOUŘADNICE H NEPŘÍSTUPNÝCH BODŮ Posledním krokem tvorby mapy byla interpolace výšek NB z DMT. K tomuto byl také použit program Atlas DMT, konkrétně jeho funkce Souřadnice. Do softwaru byl vložen seznam souřadnic NB, obsahující pouze souřadnice X a Y. Pomocí výše vzpomínané funkce byly ručně zjištěny souřadnice H a byly vloženy do nového seznamu souřadnic (Příloha č. 6). Ukázku interpolace je vidět na Obr. 6.07. Poté byly i údaje o těchto výškách vloženy do MS95 pomocí nadstavby MGEO. 45

Obr. 6.07 Ukázka interpolace výšek z DMT 46

7. ZHODNOCENÍ 7.1 DOSAŽENÉ PŘESNOSTI Tato kapitola se zabývá rozbory přesnosti po měření, používají se výpočetní vztahy ze [3] a [24]. Zkoumá dva typy přesnosti, vnitřní (přesnost vícekrát zaměřených podrobných bodů) a vnější (návaznost na S-JTSK a Bpv). Vnitřní přesnost měření Vnitřní přesnost zaměření podrobných bodů byla počítaná ze sedmi vícekrát zaměřených bodů. Jednalo se o tři podrobné body a čtyři stabilizované body trenažeru. Jejich souřadnice jsou uvedeny v Příloze č. 7. K výpočtům se použily níže uvedené vzorce podle [24]. m 2 x N ( x xi ) i= 1 = N -1 2, m 2 y N ( y yi ) i= 1 = N -1 2 1 2 2 m x, y = ( mx + m y ). 2 K výpočtům byl použit koeficient k=1. Hodnota střední souřadnicové chyby nepřekročila hodnotu m x,y = 0,02 m. Výpočet výběrové střední výškové chyby byl proveden na stejných sedmi bodech. K výpočtu byly použity vztahy podle [3]. H = H m H k s H = 1 k. N N Σ H i= 1 i 2. K výpočtům byl použit koeficient k=1. Aby byla přesnost vyhovující, muselo platit H 2u H k, pro tři podrobné body nacházející se na nezpevněném povrchu muselo zároveň platit i s 3w. u a pro čtyři stabilizované body trenažeru muselo platit zároveň H N H i s w. u H N H. Do vzorců byl dosazen koeficient w N =1,1. Všechny tyto podmínky byly dodrženy, hodnota výběrové střední výškové chyby pro body na nezpevněném povrchu nabyla hodnotu s H = 0,03 m, pro body na zpevněném povrchu hodnotu s H = 0,02m. 47

Vnější přesnost měření Tato přesnost byla počítaná z identických bodů získaných z měření a z DKM Veveří. Výběrový soubor by měl podle [3] obsahovat přinejmenším 100 dvojic bodů, které jsou jednoznačně identifikovatelné a jsou rozmístěny po celém území. Bohužel takovýto vysoký počet vhodných bodů se v lokalitě nenacházel, neboť ji z velké části tvoří nezpevněná plocha Björnsonovho sadu. Přesnost byla proto počítaná pouze z 32 dvojic bodů uvedených v Příloze č. 7. Body zaměřené v rámci bakalářské práce jsou číslovány trojcifernými čísly, body převzaté z DKM Veveří jsou číslovány od 9001-9032. x = x x, m k y = y m y k s x = 1 k. N 1 k N N 2 Σ xi, s y = i= 1. N Σ y i= 1 2 i 1 2 2 s xy = ( sx + s y ). 2 K výpočtům byl použit koeficient k=1. Výběrová střední chyba v souřadnici X nabyla hodnoty s x = 0,02 m a výběrová střední chyba v souřadnici Y měla hodnotu s y = 0,09 m. Hodnota výběrové střední souřadnicové chyby byla s xy = 0,07 m, čímž bylo vyhověno podmínce s w. u (koeficient w 2N =1,1). xy 2N xy Vnější přesnost ve výšce se počítala ze stejných vzorců jako přesnost vnitřní. K výpočtům byly použity souřadnice bodů trenažeru opakovaně zaměřené v rámci měření terénu a souřadnice stejných bodů převzaté z [10]. Seznam těchto souřadnic je možné najít v Příloze č. 7. K výpočtům byl použit koeficient k=1 a hodnota výběrové střední výškové chyba byla určena jako s H = 0,10 m. 7.2 VHODNOST POUŽITÉ METODY Použitá metoda RTK se ukázala být jen částečně vhodnou pro měření v hustě zastavěném nebo zalesněném terénu. Jak ukazuje Obr. 7.01, nezměřitelná byla zejména místa kolem budovy PrF MU a v oblastech Björnsonova sadu místa s hustším výskytem 48

stromů. V těchto místech aparatura Leica ztrácela signál z družic a přesnost měření se pohybovala v řádech metrů. V místech vzdálených od jižní strany budovy PrF MU přibližně 5 a méně metrů nebylo měření téměř vůbec možné, což znamenalo, že nebylo možné změřit nejbližší okolí budovy. U západní strany budovy bylo přesné měření možné až ve vzdálenosti kolem 20 metrů od budovy, tudíž nebylo vůbec možné změřit příjezdovou cestu a okolí před PrF MU. Tyto oblasti je možné vidět na Obr. 7.00. Obr. 7.00 Problematické okolí budovy PrF MU V parkové části lokality byla problematickou zejména severní oblast. Zde, ani po několikanásobném opakování měření, nebylo možné zaměřit téměř žádné podrobné body. Pravděpodobným důvodem této situace bylo, že tuto část lokality blokují nejen koruny stromů ale i budova PrF MU. Tato část se totiž nachází ještě o přibližně tři metry níž než PrF MU. V ostatních oblastech lokality bylo měření relativně bezproblémové. Parková oblast byla sice v létě kvůli košatým korunám stromů nezměřitelná, avšak v zimním období již měření mohlo proběhnout (kromě výše zmíněných míst). Celkové nezměřitelné plochy bylo v lokalitě odhadem kolem 10%. 49

Obr. 7.01 Nezměřitelné oblasti trenažeru Použití ručního dálkoměru připevněného k GPS aparatuře bylo jednoduché, při celém měření byl postačující pouze jeden měřič. Samotný způsob určování polohy NB byl v lokalitě jako tato celkem náročný. Označování jednotlivých objektů (STROM1, STROM2,...) bylo dost nepřehledné a pamatování si jejich popisů nebylo jednoduché. Možným způsobem řešení této situace by bylo počítání souřadnic NB přímo při měření s využitím funkcí aparatury Leica. I při tomto způsobu měření by nebyla nepřehlednost celkem eliminovaná a samotné měření by se zkomplikovalo, protože aparatura je schopna vypočíst pouze jeden NB ze dvou hned po sobě změřených bodech. Tato metoda je vhodná pokud se v zájmové lokalitě nachází pouze malé množství NB, nikoliv desítky či stovky. Časová náročnost metody RTK nebyla vysoká, ke zaměření přibližně 1 300 podrobných bodů bylo potřeba 50 hodin, z čehož vyplývá, že přibližná doba měření jednoho bodu byla 2 minuty. Tento údaj je ovšem hodně zkreslený, samotné měření na jednom bodě zabralo v krajním případě 30 vteřin, velkou část uvedených 50 hodin zabíral hlavně přesun po lokalitě. Měření metodou RTK dosahuje centimetrovou přesnost, která byla i při tomto měření dodržena. Návaznost na SS S-JTSK a VS Bpv byla potvrzena dosaženými odchylkami měření, které taky prokázali měření ve 3. třídě přesnosti. 50